JP2000291679A

JP2000291679A - 自在継手用ヨークの接合構造

Info

Publication number: JP2000291679A
Application number: JP11105379A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sekine; 博関根; Yoshitake Hayashi; 義剛林; Yuichiro Fukunaga; 雄一郎福永
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接時の熱影響による硬度および強度の低下
を招来することなく、厳しい使用条件でも用いることが
でき、しかも、製造コストを低減すること。【解決手段】ヨーク１の接合端部６に管状のシャフト
２の端部を接合するための溶接は、管状のシャフト２の
端部の外周面に、不連続であって、少なくとも２箇所
（Ａ，Ｂ）に施している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両のステ
アリング装置に用いる自在継手用ヨークの接合構造に関
し、詳しくは、溶接時の熱影響による硬度および強度の
低下を招来することなく、管状のシャフトとヨークを確
実に接合するための自在継手用ヨークの接合構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車両のステアリング装置におけるステア
リングシャフトは、複数に分割して、自在継手により相
互に連結しながら、車体前方から車室内へ延設してい
る。

【０００３】例えば、ステアリングシャフトは、ロアシ
ャフトと、アッパーシャフトとに分割し、このロアシャ
フトに、自在継手のヨークを接合し、これに十字軸等の
軸受を介して連結した他方のヨークに、アッパーシャフ
トを接合している。

【０００４】このようなロアシャフトまたはアッパーシ
ャフトが管状のシャフトである場合には、自在継手のヨ
ークに、管状のシャフトをその外周面に全周にわたって
溶接を施すことにより接合しているが、溶接時の熱影響
により、溶接部近傍の硬度が低下して、強度が低下する
といったことがある。

【０００５】例えば、実開平５−１３６６７号公報で
は、管状のシャフトの端部を拡径して、この端部とヨー
クとを全周溶接することにより、管状のシャフトを拡径
した分だけ断面係数を大きくして、管状のシャフトの強
度を増大させ、これにより、溶接時の熱影響による強度
低下を補っている。

【０００６】また、特公平４−５６１６３号公報では、
管状のシャフトに全周溶接するヨーク端部の肉厚を比較
的厚くし、これにより、溶接時の熱影響による強度低下
を補っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開平
５−１３６６７号公報によるヨークと管状のシャフトの
接合構造では、管状のシャフトの端部を拡径するにも限
度があり、拡径部は、薄肉になるため、必ずしも十分な
強度を得ることができず、厳しい使用条件の場合には、
このような接合構造を採ることができないといったこと
がある。

【０００８】また、特公平４−５６１６３号公報による
ヨークと管状のシャフトの接合構造では、管状のシャフ
トに溶接するヨーク端部を厚肉にしており、強度の点で
は問題ないが、この厚肉することにより、製造コストの
高騰を招来しているといったことがある。

【０００９】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、溶接時の熱影響による硬度および
強度の低下を招来することなく、厳しい使用条件でも用
いることができ、しかも、製造コストをも低減した自在
継手用ヨークの接合構造を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る自在継手用ヨークの接合構造は、自在
継手のヨークの一方の二股状端部に、軸受を連結する一
方、このヨークの他方の接合端部に、管状のシャフト端
部をその外周面に溶接を施すことにより接合するための
自在継手用ヨークの接合構造において、前記溶接は、前
記管状のシャフト端部の外周面に、不連続であって、少
なくとも２箇所に施していることを特徴とする。

【００１１】このように、本発明によれば、ヨークの接
合端部に管状のシャフト端部を接合するための溶接は、
管状のシャフト端部の外周面に、不連続であって、少な
くとも２箇所に施している。そのため、管状のシャフト
端部の外周面において、溶接を施した箇所は、熱影響に
より硬度および強度が低下するといった虞れがあるが、
その他の溶接を施していない未溶接の箇所は、硬度およ
び強度が低下するといったとことがない。

【００１２】その結果、ヨークと管状のシャフトの接合
部全体としては、硬度および強度の低下を少なく抑える
ことができ、全周にわたって溶接を施す場合に比べれ
ば、硬度および強度は、むしろ増大しており、ヨーク端
部の肉厚を厚くする場合に比べても、遜色がない。した
がって、本発明によれば、溶接時の熱影響による硬度お
よび強度の低下を招来することなく、厳しい使用条件で
も用いることができ、しかも、溶接箇所を少なくし、肉
厚を厚くする必要がないことから、製造コストをも低減
することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
自在継手用ヨークの接合構造を図面を参照しつつ説明す
る。（第１実施の形態）図１は、本発明の第１実施の形態に
係る自在継手用ヨークの接合構造の一部を断面で示す側
面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面
図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断
面図であり、図４は、図１の矢印ＩＶの矢視図である。

【００１４】図１に示すように、自在継手において、略
Ｕ字状で板金製のヨーク１には、管状のシャフト２（例
えば、ロアシャフト）が接合してあり、ヨーク１の二股
状端部には、十字軸３が連結してあり、この十字軸３
に、軸受４を介して他方のヨーク５が連結してある。

【００１５】このヨーク１において、略Ｕ字状の根元と
なる接合端部６には、円状の嵌合孔７が形成してあり、
この嵌合孔７に、管状のシャフト２を嵌合して、後に詳
述するように、その外周面に２つの溶接箇所（ビード）
Ａ，Ｂにて炭素ガスアーク溶接を施している（図２参
照）。

【００１６】なお、ヨーク１は、その材質がＪＩＳ熱間
圧延軟鋼板または自動車構造用熱間圧延鋼板であって、
その板厚は、５．５〜７．５ｍｍであり、プレス一体成
型により形成してある。他方のヨーク５は、熱間鍛造素
材を機械加工している。

【００１７】また、管状のシャフト２は、その材質が機
械構造用炭素鋼鋼管であり、その外径は、２１〜３１ｍ
ｍの円管であり、その肉厚は、２．２〜３．２ｍｍであ
る。この管状のシャフト２と、これの嵌合孔７は、必ず
しも円形である必要はなく、楕円、四角形などであって
もよい。さらに、軸受４の外径は、１５〜１６ｍｍであ
る。

【００１８】本実施の形態では、図２に示すように、接
合端部６に管状のシャフト２の端部を接合するためのア
ーク溶接は、管状のシャフト２の端部の外周面に、不連
続であって、２つの溶接箇所（ビード）Ａ，Ｂに施して
おり、これらの間には、２つの未溶接箇所Ｃ，Ｄが設け
てある。

【００１９】この２つの未溶接箇所Ｃ，Ｄは、図２に示
すように、それぞれ、７０°〜１００°の範囲であり、
図２にも示すように、接合端部６の円弧状部分に対応し
ている。このように、２つの未溶接箇所Ｃ，Ｄを設けて
いるため、２つの溶接箇所（ビード）Ａ，Ｂに対する溶
接は、単純な円周の断続溶接により行うことができ、ロ
ボット溶接を不要にでき、製造コストの低減を図ること
ができる。

【００２０】この管状のシャフト２に捩りが加わった場
合における、ヨーク１と管状のシャフト２の接合部近傍
の強度に関しては、２つの溶接箇所（ビード）Ａ，Ｂ近
傍部分の管状のシャフト２は、熱影響により硬度が低下
する。このため強度が低下する虞れがあるが、２つの未
溶接箇所Ｃ，Ｄは、硬度および強度が低下するといった
とことがない。

【００２１】その結果、ヨーク１と管状のシャフト２の
接合部全体としては、硬度および強度の低下を少なく抑
えることができ、全周にわたって溶接を施す場合に比べ
れば、硬度および強度は、むしろ増大しており、ヨーク
端部の肉厚を厚くする場合に比べても、遜色がない。し
たがって、本実施の形態によれば、溶接時の熱影響によ
る硬度および強度の低下を招来することなく、厳しい使
用条件でも用いることができる。（第２実施の形態）図５は、本発明の第２実施の形態に
係る自在継手用ヨークの接合構造の一部を断面で示す側
面図であり、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面
図であり、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断
面図である。

【００２２】本第２実施の形態では、ヨーク１の接合端
部６に、外周面にローレットを有する突起部８が形成し
てある。ヨーク１と管状のシャフト２の接合時には、管
状のシャフト２の内周面９に、突起部８を圧入し、その
後、第１実施の形態と同様にアーク溶接を行っている。
したがって、第１実施の形態と同様に、溶接時の熱影響
による硬度および強度の低下を招来することなく、厳し
い使用条件でも用いることができ、しかも、製造コスト
をも低減することができる。

【００２３】本実施の形態の場合、ヨーク１は、第１実
施の形態に比べて、強度の強い材料を使用でき、形状を
容易に変更できることから、強度を強くすることができ
るが、ヨーク１の管状のシャフト２の方向の長さが長く
なるといったことがある。

【００２４】なお、この突起部８は、溶接作用の容易化
を図るためのものであり、必要に応じて省略してもよ
い。また、本実施の形態では、ヨーク１は、熱間鍛造素
材を機械加工したものであり、ヨーク５は、冷間鍛造素
材を機械加工したものである。（第３実施の形態）図８は、本発明の第３実施の形態に
係る自在継手用ヨークの接合構造の断面図である（図５
のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図）。

【００２５】本第３実施の形態では、溶接箇所を、３つ
の溶接箇所（ビード）Ａ，Ｂ，Ｘにすると共に、これら
の間の未溶接箇所も、３つの未溶接箇所Ｃ，Ｄ，Ｙにし
ている。

【００２６】この場合には、強度が比較的高い未溶接箇
所Ｃ，Ｄ，Ｙが周方向に分散しているため、バランスが
よくなり、管状のシャフト２の強度が増大する。

【００２７】その他の作用・効果は、第２実施の形態と
同様であり、溶接時の熱影響による硬度および強度の低
下を招来することなく、厳しい使用条件でも用いること
ができ、しかも、製造コストをも低減することができ
る。（第４実施の形態）図９は、本発明の第４実施の形態に
係る自在継手用ヨークの接合構造の側面図であり、図１
０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

【００２８】本第４実施の形態では、ヨーク１は、板金
製の円筒状であり、この円筒状の接合端部６には、開放
端部１０，１０が設けてある。

【００２９】この開放端部１０，１０に沿って軸方向
に、２つの溶接箇所Ｚ，Ｚでアーク溶接を施すと共に、
円周方向には、１つの溶接箇所Ａでアーク溶接を施して
いる。

【００３０】この場合、シャフト２に捩りが加わる円周
方向で考えると、第１ないし第３実施の形態に比べて、
円周方向の溶接面積（溶接箇所Ａ，Ｚ，Ｚ全体の溶接面
積）が小さくなるため、溶接時の熱影響を極めて少なく
することができ、全体としての強度を増大することがで
きる。

【００３１】その他の作用・効果は、第１実施の形態と
同様であり、溶接時の熱影響による硬度および強度の低
下を招来することなく、厳しい使用条件でも用いること
ができ、しかも、製造コストをも低減することができ
る。なお、ヨーク１の材質および板厚は、第１実施の形
態に係るヨークと同様であり、また、外径は、４０〜４
４ｍｍである。（第５実施の形態）図１１は、本発明の第５実施の形態
に係る自在継手用ヨークの接合構造の側面図であり、一
部を断面にして示してある。

【００３２】本第５実施の形態では、管状のシャフト２
の先端に段差２aを設けてヨーク１に嵌合させている。
一般に図４に示すヨークの穴径は、二股状部分の内側寸
法Ｓよりは大きくできないところ、本第５実施の形態に
よれば、シャフト２の外径を第１実施の形態の場合より
大きく出来るため当該接合構造の強度が増す点で有利で
あるが、シャフト先端の段差加工が必要となるためコス
ト高になる。

【００３３】その他の構造および作用は第１実施の形態
と同様であるので、第１実施の形態に同じ部分には同一
の符号を付して図示してあるが、詳細な説明は省略す
る。

【００３４】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヨークの接合端部に管状のシャフト端部を接合するため
の溶接は、管状のシャフト端部の外周面に、不連続であ
って、少なくとも２箇所に施している。そのため、管状
のシャフト端部の外周面において、溶接を施した箇所
は、熱影響により硬度および強度が低下するといった虞
れがあるが、その他の溶接を施していない未溶接の箇所
は、硬度および強度が低下するといったとことがない。

【００３６】その結果、ヨークと管状のシャフトの接合
部全体としては、硬度および強度の低下を少なく抑える
ことができ、全周にわたって溶接を施す場合に比べれ
ば、硬度および強度は、むしろ増大しており、ヨーク端
部の肉厚を厚くする場合に比べても、遜色がない。した
がって、本発明によれば、溶接時の熱影響による硬度お
よび強度の低下を招来することなく、厳しい使用条件で
も用いることができ、しかも、溶接箇所を少なくし、肉
厚を厚くする必要がないことから、製造コストをも低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る自在継手用ヨー
クの接合構造の一部を断面で示す側面図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。

【図４】図１の矢印ＩＶの矢視図。

【図５】本発明の第２実施の形態に係る自在継手用ヨー
クの接合構造の一部を断面で示す側面図。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図。

【図８】本発明の第３実施の形態に係る自在継手用ヨー
クの接合構造の断面図（図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断
面図）。

【図９】本発明の第４実施の形態に係る自在継手用ヨー
クの接合構造の側面図。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図。

【図１１】本発明の第５実施の形態に係る自在継手用ヨ
ークの接合構造の一部を断面として示す側面図。

【符号の説明】

１ヨーク２管状のシャフト３十字軸４軸受５他方のヨーク６接合端部７嵌合孔８突起部９内周面１０開放端部Ａ，Ｂ，Ｘ，Ｚ溶接箇所（ビード）Ｃ，Ｄ，Ｙ未溶接箇所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福永雄一郎群馬県前橋市総社町一丁目８番１号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 4E081 AA08 AA12 BA01 BA19 BA26 BA27 CA00 DA08 YE10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自在継手のヨークの一方の二股状端部に、
軸受を連結する一方、このヨークの他方の接合端部に、
管状のシャフト端部をその外周面に溶接を施すことによ
り接合するための自在継手用ヨークの接合構造におい
て、前記溶接は、前記管状のシャフト端部の外周面に、不連
続であって、少なくとも２箇所に施していることを特徴
とする自在継手用ヨークの接合構造。